小研垃圾滲濾液處理技術及工藝

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小研垃圾滲濾液處理技術及工藝

0. 引言
  近年來,隨著我國城市化程序迅速發展,城市垃圾填埋場數量劇增,產生的生活垃圾以平均每年(8%~10%)的速度增長, 北京市竟高達15%~20%[1]。據預測,按現在的增長速度,到2012 年,我國城市生活垃圾將達到2.64 億噸,2030 年為4.09 億噸,2050 年為5.28 億噸。
  衛生填埋法由於其具有成本低、技術成熟、管理方便等優點,在垃圾處理中得到了廣泛的應用。據中國環境監測總站對國內329 個城市垃圾處理廠的調查表明,衛生填埋場佔垃圾處理設施的87.5%[2]。垃圾滲濾液的高濃度氨氮廢水,排放量大,成分複雜,毒性強,對環境危害大,處理難度又很大,使得氨氮廢水的汙染及其治理一直受到全世界環保領域的高度重視。在垃圾填埋過程中產生的汙染性極強的垃圾滲濾液極易下滲汙染地下水,尤以我國西南地區特殊的咔斯特地貌,地下水水生態環境脆弱,當地居民飲用水源大都為地下水,若處理不當會對生態環境和人體健康帶來巨大危害,因此垃圾滲濾液的有效處理十分迫切已成為目前國內外環境工程領域的難點之一。近年來國家大力支援環保產業,隨著人們生活水平的提高居民對環境要求隨之提高,垃圾填埋場設計方案方案必須優化,新建和改擴建的填埋場都要以GB16889-2012 執行排放標準。
  現有的垃圾滲濾液處理技術主要分為生物法、物化法和土地法三大類[3]。生物處理法中厭氧處理有上流式厭氧汙泥床UASB、厭氧折流板反應器ABR、厭氧塘、EGSB、IC 等;好氧處理有好氧曝氣塘、活性汙泥法、生物轉盤和滴濾池等,無氧/好氧(A/O)混合處理。物化法主要有化學混凝沉澱、活性炭吸附、化學氧化、催化氧化、膜處理等。土地處理如人工溼地等主要通過土壤顆粒的過濾,離子交換吸附和沉澱等。
  1. 垃圾滲濾液的水質特點
  垃圾滲濾液屬於高氨氮、難降解廢水,富含 POPS 及PTS 等[18],其性質與垃圾的成分、填埋時間、氣候條件和填埋場設計等多種因素有關。同一個填埋場隨著時間的變化濾液也有很大不同,可以用5 各階段來概括[19]:1.調整期。尚有氧氣存在的條件下,由於厭氧和兼氧微生物生長緩慢,濾液相對較少,主要源於雨水的沖刷。2.過渡期。本階段水分達到飽和容量,濾液中的微生物逐漸在選擇壓下富集出厭氧和兼氧微生物,在缺氧厭氧條件下電子受體中國科技論文線上自O2 轉變為NO3-及SO42-,此階段尚無甲烷產生。3.酸形成期。水解酸化作用下,濾液中的有機質迅速轉化分解為脂肪酸,含N、P 的有機質經氨化和磷酸鹽化轉化為氨氮和磷酸鹽,同時一些金屬(Fe、Mn)會和有機質發生絡合作用使濾液變成深褐色,此期間產生的濾液COD 極高,BOD5/COD 為0.4-0.6,可生化性好,濾液深顏色屬於早期濾液。4.甲烷形成期。
  在第3 階段產生的沒有流出填埋場的有機酸在甲烷菌等微生物作用下轉化為CO2 和CH4 甚至一些H2。該階段由於重碳酸鹽緩衝系統維持在6-8,BOD5/COD 為0.1-0.01,其可生化性降低,濾液進入晚期。5. 成熟期。可生化性極差,細菌的生物穩定作用趨於停止,不再產生氣體,不可生物降解的腐殖質與重金屬離子發生絡合形成深色的混合液體,該階段濾液中氧氣和氯化物增加。
  (1)有機物濃度高且汙染物種類繁多。垃圾滲濾液中含有大量有機物,鄭曼英[5]等人對廣州大田山垃圾填埋場垃圾滲濾液有機汙染物的分析表明,滲濾液中可監測到有機物77種,其中有可疑致癌物1 種、輔致癌物5 種,被列入我國環境優先汙染物“黑名單”的有5種以上。(2)高NH3-N 含量,營養元素比例嚴重失調。滲濾液中NH3-N 的含量一般在1 000~3 000 mg·L-1,隨著填埋年數的增加而增加,所以NH3-N 的去除一直是垃圾滲濾液處理的重點和難點。(3)水質和水量變化幅度大。這是滲濾液的主要特點,主要原因與降雨和氣溫有關,不同地域雨季和旱季的成分差別較大,滲濾液COD 變化範圍為1 200~54 412mg·L-1。(4)重金屬離子含量高。滲濾液中含有十多種含量很高的重金屬離子,主要包括Fe、Zn、Cd、Cr、Hg、Mn、Pb、Ni、As 等,重金屬離子的存在是其濾液色度變化的原因之一。